Interruptor de mercurio - Mercury switch
Un interruptor de mercurio es un interruptor eléctrico que abre y cierra un circuito cuando una pequeña cantidad de mercurio metálico líquido conecta electrodos metálicos para cerrar el circuito. Hay varios diseños básicos diferentes (inclinación, desplazamiento, radial, etc.) pero todos comparten la fuerza de diseño común de los contactos de interruptor que no se erosionan.
El más común es el interruptor de inclinación de mercurio . Está en un estado (abierto o cerrado) cuando se inclina en una dirección con respecto a la horizontal, y en el otro estado cuando se inclina en la otra dirección. Esto es lo que usaban los termostatos de estilo antiguo para encender o apagar un calentador o aire acondicionado.
El interruptor de desplazamiento de mercurio utiliza un "émbolo" que se sumerge en un charco de mercurio, elevando el nivel en el recipiente para entrar en contacto con al menos un electrodo. Este diseño se utiliza en relés en aplicaciones industriales que necesitan conmutar cargas de alta corriente con frecuencia. Estos relés utilizan bobinas electromagnéticas para tirar de las mangas de acero dentro de contenedores herméticamente sellados .
Descripción
Los interruptores de mercurio tienen uno o más juegos de contactos eléctricos en un sobre de vidrio sellado que contiene una pequeña cantidad de mercurio. La envoltura también puede contener hidrógeno a presión, un gas inerte o al vacío. La gravedad arrastra constantemente la gota de mercurio al punto más bajo del sobre. Cuando el interruptor se inclina en la dirección apropiada, el mercurio toca un conjunto de contactos, completando así un circuito eléctrico. Inclinar el interruptor en la dirección opuesta aleja el mercurio de ese conjunto de contactos, rompiendo ese circuito. El interruptor puede contener múltiples juegos de contactos, cerrando diferentes juegos en diferentes ángulos, permitiendo, por ejemplo, operación unipolar , doble tiro ( SPDT ).
Ventajas
Los interruptores de mercurio ofrecen varias ventajas sobre otros tipos de interruptores:
- Los contactos están encerrados, por lo que la oxidación de los puntos de contacto es imposible.
- En lugares peligrosos , interrumpir el circuito no emite una chispa que pueda encender gases inflamables.
- Los contactos permanecen limpios, e incluso si se produce un arco interno, las superficies de contacto se renuevan en cada operación para que no se desgasten.
- Incluso una pequeña gota de mercurio tiene baja resistencia, por lo que los interruptores pueden transportar cantidades útiles de corriente en un tamaño pequeño.
- La sensibilidad de la caída a la gravedad proporciona una función de detección única y se presta a mecanismos simples de baja fuerza para operación manual o automática.
- Los interruptores son silenciosos, ya que ningún contacto se junta de forma abrupta.
- La masa de la gota de mercurio en movimiento proporciona un efecto sobre el centro para evitar vibraciones cuando el interruptor se inclina.
- La envolvente puede incluir contactos para dos o más circuitos.
Desventajas
Los interruptores de mercurio tienen varias desventajas:
- Su tasa de funcionamiento relativamente lenta (debido a la inercia de la gota de mercurio) los hace inadecuados para aplicaciones que requieren muchos ciclos de funcionamiento por segundo.
- Los sobres de vidrio y los electrodos de alambre pueden ser frágiles y requieren cables flexibles para evitar daños en el sobre.
- La gota de mercurio forma un electrodo común, por lo que los circuitos no están aislados entre sí en un interruptor multipolar.
- Su sensibilidad a la gravedad puede hacerlos inadecuados en dispositivos portátiles o móviles que pueden cambiar de orientación o vibrar.
- Los compuestos de mercurio son altamente tóxicos y se acumulan en cualquier cadena alimentaria , por lo que los códigos de seguridad excluyen el mercurio en muchos diseños nuevos.
Usos
Sensor de balanceo
Los interruptores de inclinación brindan una advertencia de vuelco o vuelco para aplicaciones como equipos de construcción y vehículos elevadores que operan en terrenos accidentados. Hay varios tipos sin mercurio, pero pocos se implementan debido a la sensibilidad a los golpes y vibraciones, que provocan disparos en falso. Sin embargo, existen dispositivos resistentes a golpes y vibraciones.
Usos automotrices
Los fabricantes de automóviles alguna vez usaron interruptores de mercurio para controles de iluminación (por ejemplo, luces de la tapa del maletero), control de suspensión y sistemas de frenos antibloqueo . Los automóviles desechados pueden derramar mercurio al medio ambiente si estos interruptores no se quitan correctamente. Desde 2003, los automóviles nuevos fabricados en Estados Unidos ya no usan interruptores de mercurio.
Alarmas de caída
El trabajo realizado en un espacio confinado (como un soldador dentro de un tanque) genera preocupaciones especiales de seguridad. Los interruptores de inclinación hacen sonar una alarma si un trabajador se cae.
Indicadores de actitud de aeronaves / horizontes artificiales
Los indicadores de actitud accionados eléctricamente suelen utilizar interruptores de mercurio para mantener vertical el eje del giroscopio. Cuando el giróscopo está fuera de posición vertical, los interruptores de mercurio activan los motores de torsión que mueven la posición del giróscopo a la posición correcta. (Los indicadores de actitud impulsados por aire utilizan un principio operativo diferente).
Termostatos
Los interruptores de mercurio alguna vez fueron comunes en los termostatos bimetálicos . El peso de la gota de mercurio móvil proporcionó cierta histéresis mediante un grado de acción sobre el centro . El resorte bimetálico tuvo que moverse más para superar el peso del mercurio, tendiendo a mantenerlo en la posición abierta o cerrada. El mercurio también proporciona un encendido y apagado positivo y puede soportar millones de ciclos sin degradación por contacto.
Timbres
Algunos timbres antiguos, por ejemplo, el ZM-1U4 soviético, utilizan interruptores de mercurio como interruptores de corriente.
Interruptores de presión
Algunos interruptores de presión utilizan un tubo de Bourdon y un interruptor de mercurio. La pequeña fuerza generada por el tubo opera el interruptor de manera confiable.
Venta
Los interruptores de mercurio todavía se utilizan en sistemas electromecánicos donde la orientación física de los actuadores o rotores es un factor. También se utilizan comúnmente en máquinas expendedoras para alarmas de inclinación que detectan cuando alguien intenta balancear o inclinar la máquina para que venda un producto.
Bombas
Un interruptor de inclinación puede disparar una bomba. Los interruptores de inclinación de mercurio se pueden encontrar en algunas bombas y espoletas de minas terrestres , generalmente en forma de dispositivos antimanipulación , por ejemplo, una variante de la mina VS-50 .
Toxicidad
Dado que el mercurio es un metal pesado tóxico , los dispositivos que contienen interruptores de mercurio deben tratarse como desechos peligrosos para su eliminación. Debido a que ahora está restringido por RoHS , la mayoría de las aplicaciones modernas lo han eliminado. Una bola de metal y cables de contacto pueden reemplazarlo directamente, pero pueden requerir circuitos adicionales para eliminar el rebote del interruptor . Los termostatos de baja precisión utilizan una tira bimetálica y un contacto de interruptor. Los termostatos de precisión utilizan un termistor o un sensor de temperatura de silicona. Los acelerómetros de bajo costo reemplazan el interruptor de inclinación de mercurio en aplicaciones de precisión.
En los Estados Unidos, la Agencia de Protección Ambiental (EPA) regula la eliminación y liberación de mercurio. Los estados y localidades individuales pueden promulgar regulaciones adicionales sobre el uso o disposición del mercurio.
Ver también
- Válvula de arco de mercurio , un dispositivo rectificador diseñado para altas tensiones / corrientes eléctricas
- Batería de mercurio , una batería electroquímica
- Coulómetro de mercurio , un dispositivo de química electroanalítica que determina la cantidad de materia transformada durante una reacción de mercurio
- Sonda de mercurio , un dispositivo de sondeo eléctrico para muestrear para caracterización eléctrica
- Conmutador giratorio de mercurio , un circuito eléctrico, interruptor de inversión de corriente que utiliza el elemento mercurio
- Relé mojado por mercurio
- Relé de mercurio
Referencias
enlaces externos